CD-Labor für Direkte Fabrikation von 3D Nanosonden

Im Nanometerbereich sind komplexe, freistehende 3D Architekturen mit definierten Geometrien und verunreinigungsfreien Materialeigenschaften schwer produzierbar.

Dieses CD-Labor erforscht eine neuartige 3D-Nanoprinting Technologie für 3D Nanosonden.

Das Forschungsprogramm konzentriert sich auf die Fabrikationstechnologie „Focused Electron Beam Induced Deposition (FEBID)“, welche im Bereich der additiven, direkten Herstellungsverfahren eine immer stärker werdende Rolle einnimmt. Ein Alleinstellungsmerkmal dieser Methode ist die Möglichkeit, freistehende 3D-Nanostrukturen mit einem hohen Maß an Design-Flexibilität auf nahezu jeder Oberfläche direkt herzustellen. Während die grundlegenden Mechanismen der Herstellung flacher oder voluminöser Strukturen mit FEBID mittlerweile gut verstanden sind, steht die Forschung bei komplexen, freistehenden 3D-Architekturen noch am Anfang. Neben der generellen Fabrikationsproblematik weisen typische metallbasierte FEBID-Materialien nicht zu vernachlässigende Kohlenstoffgehalte auf, welche die gewünschten Eigenschaften der Nanosonden verschlechtern oder vollständig unterbinden. Obwohl in den letzten Jahren verschiedene Verfahren eingeführt wurden um chemische Verunreinigungen aus planaren Strukturen vollständig zu entfernen, ergeben sich für 3D-Strukturen neue Herausforderungen. Im Detail führt der Volums-Verlust während der chemischen Aufreinigung zu räumlichen Spannungen, welche die strukturelle Integrität der 3D-Nanoarchitekturen negativ beeinflussen und zu massiven Verformungen führen. Im Rahmen dieses CD-Labors werden die hier zu Grunde liegenden Mechanismen im Detail untersucht, um den chemischen Transferprozess anzupassen und die ursprüngliche Architektur beizubehalten.

Im Anschluss liegt der Fokus auf Proof-of-Principle Studien, mit dem Ziel neuartige 3D-Nanosonden Konzepte zu erforschen. Das mittelfristige Ziel sind Anwendungen in der in-situ Rasterkraftmikroskopie. Die flexible Fabrikation und / oder Modifikation der Sonden mit einem FEBID-basierten 3D-Nanodrucker eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Bereich der hochlokalisierten Materialanalyse, welche gegenwärtig nicht verfügbar sind.